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负压射孔联作工艺研究与应用

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负压射孔联作 工艺 研究 应用
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122负压射孔联作工艺研究与应用潘金国 盛江飞(江汉石油管理局测录井工程公司 湖北潜江 43312)摘要: 本文针对西部勘探开发很多井井底压力大,井口压力高,作业风险大、安全性差,而射孔后压井取管柱又会对产层造成二次污染,并降低完井效率,研究应用负压射孔联作一次性射孔完井技术,解决了实际问题,通过应用提出了几点建议。1. 前言随着勘探开发的不断深入,在塔里木地区,特别是西气东输项目部大多是低压油气储层(地层压力系数 ,要求采用负压传输射孔技术。而对这些储层射孔中遇到的问题是:一方面,大直径射孔枪长井段射孔冲击大,对射孔枪的传爆可靠性和安全性以及射孔枪的强度都提出了更高的要求;另一方面,井下产气量大,产出气中还可能伴有二氧化硫、二氧化碳等腐蚀性气体,传统的射孔工艺和射孔器材都难以满足完井作业要求;再一方面, 这类井的井底压力大,井口压力高,作业风险大、安全性差,而射孔后压井取管柱又会对产层造成二次污染,并降低完井效率。因此,研究出针对气田这类巨厚、高压、高产气井的一次性射孔完井技术,具有十分重要的现实意义。2. 射孔难点英买力地区的射孔具有五大射孔难题:1、7″套管井,射孔前要求打压坐封 7″压永久式单封隔器;2、地层压力系数为 求负压射孔;3、产气量大,约为 30~70 万 m3/d;且产油,40m3/体中含 层水高 、要求丢枪。3. 射孔解决方案针对该地区的地质特点和完井要求,选择采用一次完井工艺来进行,它的主要特点是负压、封隔器和射孔联作完井。主要具有以下优点:(1)实现了射采联作,实现了负压射孔,有效的保护了油气层,且射孔后无需进行诱喷作业,节省了完井时间和费用。(2)采用套管液压封隔器有效的封隔环空,在组下完井管柱前将井筒替为环空保护液,在封隔器座封前用轻质油正替,然后投球座封,实现了造负压和保护套管的双重功能。(3)由于实现了射采联作射孔时井口已经安装好采油(气)树,井控安全系数高。(4)采用丢枪技术,确保最大采油采气通道。负压解决方案负压射孔是为了解决正压射孔的不足,而提出的另一种射孔方案。它是在地层压力大于井筒压力的状态下,射开油气层,确保油气层不受压井造成的的污染。它的实现方式有两种:一种为降123低压井液高度,即采用降液面的方式,另一种是采用降低压井液密度(替轻质油),来提供所需负压。传统的负压射孔管柱,常常采用投棒式起爆器,来引爆射孔枪。不过投棒式起爆方法只适用于直井,对井况要求高,且如果投棒起爆失败,给后面的工作带来诸多不安全因素。英买力地区采用 管永久封隔器,不可能采用投棒式起爆器,只能采用打压射孔方式,故只能选择压力延时起爆器,压力延时起爆器的特点是采用加压起爆点燃延时火药柱,在延时的过程中要及时泄掉井口加压,确保射孔的瞬间井口没有附加压力,这样整个井筒处于负压状况。采用压力延时起爆器更有利于准确判断是否射孔。自动丢枪解决方案采用双起爆技术和自动丢枪装置(确保准确起爆,可靠丢枪。(1)自动丢枪装置的工作原理其工作原理是:在射孔枪完成射孔后,自动丢枪装置用于在射孔后立即释放射孔枪串。它包括压力起爆装置和释放装置两部分。自动丢枪装置采用卡瓜结构,射孔穿孔后,液柱压力作用在限位套上,剪断剪切销,限位套向上移动,并释放卡爪,射孔枪串在重力推动下释放到井底。 (2)动丢枪装置的主要技术参数外径 φ93总长 545耐压差 700,150小起爆压力 67066最小释放重量 15031小释放静压4800,0008,3003)动丢枪装置的结构示意图)技术难点:自动丢枪的难点在于:1、必须有液柱压力作用在限位套上;2、必须靠射孔枪的自身重量,达到自动脱落;3、能够准确引爆雷管,打通压力通道。在实际使用中,四川就因为一口井没有释放射孔枪,在市场中留下了很不好的影响,针对这些难点,我们改进接头(因为射孔后,原来放置传爆管的通道,常常由于火工品的残留物,堵塞通道) ,在接头的中心部位打四个6毫米的孔,124确保液柱压力传到限位套上。还有就是针对短的射孔井段射孔时,增加射孔枪的重量。封隔器的选择解决方案负压射孔联作工艺在西部勘探开发中发挥了重要作用。由于射孔必然产生向上的冲击力(最大可能达到40多合射孔高速压力计记录) ,所以该工艺对封隔器的耐冲击力有较高的要求,在选择质量过硬、耐高压差的封隔器后,一般都要采取加减震器,并让封隔器离开射孔枪一定距离,来减小射孔对封隔器的伤害,经过实际多次应用,成功率非常高,特别是在气井中应用广泛。4. 现场施工工艺设计及其应用效果采用该工艺在西部的石油勘探中,应用多次。适用于高产油气井,特别适合于气井一次完井。下表是应用的实例。井号 地层构造 射孔层位 压力系数 射孔井段( 米) 日产量塔克 1 号 下第三系底砂岩 357d,日产气 198932 方买 2 号 下第三系底砂岩 455446404东 2 号 白垩系 产气 350000m3/买 7 号 白垩系 662产油 d 日产气 265000m3/克拉断凸轮台 1 号 026产油 40 方,日产气 20 万方克拉断凸轮台 1 号 产油 15 方,日产气 12 万方克拉断凸大涝坝 992产油 48 方,日产气 22 万方下面举一口实例介绍:玉东 2实例:该井是西气东输一口重点油气井,本井为高产气井,井口压力高,针对气田这类巨厚、高压、高产气井应采用一次性负压射孔丢枪完井技术。施工目的:下入 2″井下安全阀+7″压永久式单封隔器射孔-完井一体生产管柱。基本数据:井的基本数据:地理位置:新疆温宿县玉尔滚乡,玉东 2南偏东方向约 1015m 处。 构造位置:塔里木盆地塔北隆起西段南喀背斜构造带玉东 2 号构造井位坐标:X 4 559 Y 14 533 心高度:东 2 井别 评价井(直井)开钻日期 2006 年 7 月 17 日 完钻日期 2006 年 10 月 13 日完井日期 正完井 完钻井深 前井深 完井液基本数据:完井液类型 清水+5%空保护剂 密度 /井身结构数据:钻头程序 套管程序及数据尺寸 度 m 规格 级 壁厚 下深 m ~~~设计依据:计目的层参数:目的层中部最高压力 力系数:10℃求封隔器的坐封深度: 4640±5m 左右。注意避开接箍。柱结构:(自上而下)油管挂+2″公短节+2″管 7 根+2″管提升短节+上部流动短节+2″下安全阀+下部流动短节+2″管短节+2"″管+2″管提升短节+齿密封+7″久封隔器+磨铣延伸管+2″管短节+2″管 7 根+2″落接头+2″ 根+2″座+2″孔油管 1 根+变扣接头+自动丢枪释放装置+安全枪+射孔枪+下起爆器。 (见附表 1)筒准备、工具准备、 7"刮壁器对封隔器坐封位置 4720m 上下 20m 反复刮壁 3 次。封隔器坐封位置根据管柱配置情况和接箍位置可作适当调节。 Φ14800径规通井至 4840m。前准备好 10 根以上较短长度的油管,以利于长度配置。前检查封隔器、安全阀,安全阀要提前进行开启压力测试。台准备好 310×2"内防喷接头。射孔-接下爆器+孔枪+安全枪+自动丢枪释放装置+变扣接头管串入井。接 2″孔油管 1 根+2″座+2″管 2 根+2″落接头+2"管 7 根入井。接 2″管短节+磨铣延伸管+7" 压永久封隔器+齿锁定密封+2"管提升短节工具串,取掉封隔器防磨套后入井。下钻速度不超过 60 秒/根。接 2"管若干根入井。下井下安全阀工具串之前,射孔队进行电测校深(注:封隔器工具串下油管短节作为校深短节)配井下安全阀工具串以上入井管柱,不够的长度用油管短节调节。 (应考虑打压坐封时管柱伸长量 入调整油管短节。接 2" 下安全阀工具串,接安全阀控制管线,并对接头试压 10000稳压 10分钟不降为合格;放压至 4000持压力继续下井(井下安全阀处于打开状态) 。接 2"管 7 根入井,边下边打安全阀控制管线保护器。台组接油管挂,完成控制管线穿越。 油 管 挂 上 面 连 接 提 升 油 管 , 慢 慢 下 放 管 柱 , 到 位 前 测 上 提 下 放 负 荷 并 作 记 录 , 坐 入 油 管 挂 。卸防喷器组。装气密封采油树,注意采油树安装方向要符合工程安装的要求,按 准上紧全部紧固螺栓。注密封脂,并按要求对采油树整体试压合格。成井下安全阀控制管线穿越采气树。连接地面控制手泵,打开安全阀。地面放喷和替液管线,并按规定进行严格试压。面泵车准备,全打开清腊阀门,确认钢球落入采油树主阀上,关闭清腊阀门。打开采油树主阀,确认钢球落入管柱内,关闭采油树主阀。等 60 分钟待钢球入座(钢球下落速度 60m/分钟,至少需要 80 分钟到达球座) 。开采油树主阀,管柱内正打压至 5泵观察,验证球与球座是否密封。封、井下安全阀控制管线压力增至 8000 柱内正打压至 断封隔器销钉活塞启动,稳压 5 分钟。观察套压变化情况,之后每增压 3 5 分钟直到打压至 28 压 20 分钟,封隔器完全坐封。泄压至零。油套环空分 2 级打压至 15压 20 分钟,验证封隔器是否密封。泻套压至 5关闭套压阀门。油管柱内缓慢正打压至 掉压力剪切球座的钢球和球座。孔操作(由射孔队负责指挥)开采气树主阀。内打压至 压 5 分钟。泄压至 0时起爆后射孔丢枪(注:加压时,在打掉球座后,以大排量平稳加压至设计压力) 。根据压力、震动判断是否正常射孔(防止噪音干扰)。确认射孔丢枪完成。等 30 分钟观查,准确记录稳定后的油套压力。接井口防喷设备。钢丝工具串入管柱,下放至完井管柱底部超过丢枪装置深度,确认射孔枪是否丢手,管柱是否形成通径。出钢丝工具串,拆卸井口防喷设备。5. 几点建议通过对该工艺的研究与现场应用,得到了一些实践经验,同时还借鉴塔里木油田在英买力气田一次完井大量而卓有成效的资料,应用于一次完井实践,通过理论计算和现场实践,主要得出以下几点结论和几点建议:1、设计时应多听取封隔器方的建议,组织工具方、射孔队和设计方一起讨论射孔枪对封隔器的影响,在保证射孔精度和封隔器坐封位置安全的情况下,尽量远离射孔施工井段。我们的经验是如果射孔段小于 16 米,封隔器至少要离开射孔首孔 70 米,射孔段大于 16 米,封隔器至少要离开射孔首孔 120 米。2、减震器要离开射孔枪至少 3 根油管以上,不能直接接到射孔起爆器上,这样才能发挥更好减震效果。根据射孔枪的长短装配减震器,确保发挥减震器的最佳效果。3、从打掉球座开始要加大排量,在最短的时间加压至射孔起爆压力,然后快速泄压,整个过程不应超过起爆器延时的时间的一半。4、建议使用质量可以保障的封隔器,比如 隔器和 隔器。封隔器工具方应提供准确的打压数据,保证误差范围小。1285、由于下管柱时间长,对火工品的性能要准确了解,选择合适的温度级别的射孔弹,确保在井下不失效。6、由于封隔器是液压封隔器,是逐级打压座封,对射孔起爆器的起爆压力有更高的要求,应选择更高的附加安全值。 129附表 1 英买力气田群玉东 2(7”套管;2”管柱) 射孔-完井一体生产管柱结构图项目所属甲方 塔里木油田公司 设计日期 2006 年 10 月 30 日套管规格 7"(油管规格 2” 际油补距 号 名称 内径(外径(扣型 数量(根) 长度 (m) 下入深度 (m)1 油管挂 7/8"B×B 1 公短节 7/8"P×P 1 管打压伸 长 管 7/8"B×P 75 上提升短节 7/8"B×P 1 流动接箍 7/8"B×P 1 下安全阀 7/8"B×P 1 流动接箍 7/8"B×P 1 提升短节 7/8"B×P 1 整油管 7/8"B×管 7/8"B×提升短节 7/8"B×P 1 齿锁定密 封 7/8"B×H 1 久封隔器 H ×3 1/2" 1 铣延伸管 1/2"×2 7/8" 1 提升短节 7/8"B×P 1 管 7/8"B×P 2 N 坐落接 头 7/8"B×P 1 管 7/8"B×P 1 H 型球座 7/8"B×P 1 孔油管 7/8"B×P 1 扣接头 7/8"B×2 7/8" 1 枪起爆装 置 7/8"B ×枪扣 1 全枪 / 扣 1 孔枪 / 扣 扣×2 B 1 7/8" P 1 全阀控管 外径:厚:径:管保护器C 射孔井段 4740.5 m~ 4762.0 工井底 ”套管 厚 (0~m)1234567891 01 11 21 31 41 61 71 81 92 02 12 22 32 42 52 6 哈里伯顿完井井下工具部件号:哈里伯顿完井井下工具部件号:1、流量短节 811、下安全阀 781、棘齿锁定密封 813、隔器 812、磨铣延伸管 812、挂接头 811封参数:封隔器启动坐封压力:隔器最小坐封压力:隔器验封压力:掉球座压力:(实装 8 颗销钉,单只销钉剪切值 600注:完井井下工具参数详见 哈里伯顿技术操作手册128
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